[發明專利]一種螺栓連接結合面剛度實驗裝置

有效

• 申請號: 201610056078.4
• 申請日: 2016-01-27
• 公開（公告）號: CN105716843B
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發明（設計）人: 張琳琳;李曉陽
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

一種螺栓連接結合面剛度實驗裝置是由左橫梁、右橫梁、高強度螺栓、墊圈、螺母、壓力傳感器、支點圓柱組成。高強度螺栓穿過左橫梁和右橫梁的孔、墊圈、壓力傳感器擰上螺母將左橫梁和右橫梁的下部連接在一起，左橫梁和右橫梁的上部加工有半圓柱形槽，槽中安裝有支點圓柱起到當實驗裝置正中間受到垂直向下的力時，當作支點使用，使實驗裝置的下方高強度螺栓連接處受到拉力。這樣的實驗結果更接近大型機床橫梁工作時的實際情況，這樣模擬的結果與實際情況更加接近，更具有參考價值。

技術領域

本發明涉及一種大型機床橫梁螺栓連接結合部參數對橫梁剛性影響研究用實驗裝置，屬于大型機床實驗應用技術領域。

背景技術

大型機床經常使用長度較大的橫梁，橫梁一般是分段加工制造，在橫梁的螺栓連接結合面一般采用多個高強度螺栓連接，并且預緊。橫梁連接處最下面的連接螺栓受拉力最大，上部橫梁連接結合面受到的壓力最大。上部結合面可以采用增大結合面面積，提高結合面硬度等方法可以很好地減小結合面的變形，但是橫梁結合面下部用高強度螺栓連接，螺栓受拉力，要提高這一部分的剛度只能靠螺栓，下部螺栓連接處就是橫梁連接處乃至整個橫梁剛性的關鍵所在，也就是橫梁連接處下部螺栓連接部分的剛度對整個橫梁的剛度影響就比較大。對橫梁結合部剛度產生影響的因素較多，目前一般采用在實驗室用高強度螺栓將兩個圓形鋼板連接起來，利用壓力傳感器測量實時壓力，采用應變片測量螺栓的變形量，通過測量不同接觸面積、不同表面粗糙度、不同壓力等情況下螺栓、接觸面的變形量，再通過計算機軟件進行仿真，模擬機床在不同受力時的變形情況，以尋找提高橫梁剛度的方法。這種測量方法螺栓周圍受力相同與實際情況有較大差距，通過實驗也只能總結不同前提條件下的結合面的變形量，橫梁的變形量還要計算機模擬，這樣通過虛擬仿真來模擬出橫梁的變形量增加了工作量還會帶來一定量的誤差。

發明內容

本發明針對現有技術的上述缺陷提供了一種螺栓連接結合面剛度實驗裝置。該裝置利用螺栓連接一個短的的橫梁結構來模擬真實的比較長的橫梁結構。該橫梁結構由兩段組成，兩段通過一個高強度螺栓連接，螺栓連接在橫梁的下端，螺栓連接處的兩個橫梁端面上各有一個凸臺，凸臺的大小可根據實驗要求變化。橫梁連接處的上端兩段橫梁端面加工有半圓柱面缺口，缺口中安放一個圓柱，圓柱半徑與半圓柱面缺口半徑一致，當作杠桿支點使用，當螺栓連接接合面上方受到垂直向下的力時，螺栓受到的是純拉力。螺栓桿上套裝壓力傳感器用于測量實驗過程中螺栓上的作用力，在實驗時采用拉伸試驗機的壓的功能，將連接橫梁橫放兩端用高硬度墊塊墊起，螺栓連接結合面的正上方施加垂直向下的壓力，壓力的大小以及橫梁在垂直方向的變形量由試驗機測得。通過實驗測得在螺栓連接接合面在不同面積和不同粗糙度情況下，接合面上部施加不同壓力時橫梁的變形量。然后通過數學分析，分析橫梁剛度與接合面面積的關系，橫梁剛度與接合面表面粗糙度的關系，橫梁剛度與接合面上部施加壓力的關系。在此基礎上，通過分析總結出螺栓結合面粗糙度對橫梁剛度產生影響的規律，為機床的設計提供依據。

解決其技術問題采取的技術方案是：

一種螺栓連接結合面剛度實驗裝置是由左橫梁、右橫梁、高強度螺栓、墊圈、螺母、壓力傳感器、支點圓柱組成。高強度螺栓穿過左橫梁和右橫梁的孔、墊圈、壓力傳感器擰上螺母將左橫梁和右橫梁的下部連接在一起，左橫梁和右橫梁的上部加工有半圓柱形槽，槽中安裝有支點圓柱起到當實驗裝置正中間受到垂直向下的力時，當作支點使用，使實驗裝置的下方高強度螺栓連接處受到拉力。這樣的實驗結果更接近大型機床橫梁工作時的實際情況，這樣模擬的結果與實際情況更加接近，更具有參考價值。

附圖說明

圖1為本發明主剖視圖；

圖2為圖1的仰視圖；

圖3為左、右橫梁的主剖視圖(左、右橫梁的結構相同)；

圖4為圖3的左視圖；

圖5為圖3的右視圖。